注入鎖定(Injection Locking)破解量子通訊?也許為時尚早!

2021-01-15 星辰大海路上的種花家

也許這個話題是一個不折不扣的「標題黨」，因為這根本就不是什麼「戳穿」和「破解」量子通訊的「騙術」！而是加密與解密之間的一個永恆的話題，如果您有興趣，咱不妨來介紹下這個量子加密與破解來龍去脈！

一、量子通訊是量子糾纏通訊還是量子加密通訊？

從理論上來看量子糾纏通訊並沒有可能實現，因為量子糾纏本身就是量子波動性的幹涉疊加而已，比如兩個或者多個糾纏的光子用技術手段將其分離時仍然會處在疊加狀態！但這並不能來通訊，因為觀測會導致疊加態坍縮！儘管量子糾纏態不受距離限制卻無法用來通訊的原因！這也是很多狂妄之徒在網上叫囂潘建偉的量子通訊是「騙子通訊」的理論基礎！

上圖BB84協議是量子加密的理論基礎，理論上一對糾纏狀態的光子的偏振狀態是一致的，因此發送方和接收方會得到一樣狀態的光子，而它的偏振狀態排序則是構成量子密鑰的重要基礎，但如果在中間發生竊聽行為，那麼這對光子的的疊加態坍縮，被發送方和接收方所察覺，因此理論上這個加密通訊是不可破解的！因為密鑰僅僅會在發送和接收方兩端發生，而且這個密鑰並不需要事先擬定，而是通過接收端的隨機排序實時生成，簡單的說在密鑰發送時，發送方也不知道接收方會拿到什麼樣的密碼，但最終接收方會拿著受到的密鑰編制的密碼和發送方配對！當然這看上去很容易的過程中最大的難點就是誤碼率太高和傳輸距離不遠！不過潘建偉領導的「墨子號」量子通訊團隊有獨到之處，解決了大量難題，現在已經達到了實用階段！

二、上海交通大學實驗如何「戳穿」潘建偉的量子加密通訊？

上海交通大學的金賢敏團隊在量子加密通訊的QKD（QuantumKeyDistribution，量子密鑰分發）方法中發現了破綻！他們通過將不同種子頻率的光子注入雷射腔來改變頻率進而觀察諸如光子的狀態，最終居然達到了60%的信息竊取成功率！

這是一種被稱為注入鎖定(injection locking)的方式，注入光子，共振繼而取得編碼！看起來需要比較高的環境，比如糾纏光子製取和接收階段？分發途徑似乎並無類似環境，當然現在看來並無更多的信息！不過僅僅如此的話，量子通訊的安全性依然極高，因為大都洩密是在傳輸階段，而不是發送和接收方，比如光纖竊聽等！如此這般就代表量子通訊不安全了，需要另起爐灶了嗎？現在看來遠遠不是，QKD量子密鑰分發方式也許存在一定的漏洞，但這些在未來發展過程中是可以彌補的，在這個檔口上，我們絕不能放棄量子加密通訊的研究！

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